Оценка равномерности поверхностного распределения потока излучения как фактора энергоэффективности светокультуры

Введение. Тепличные осветительные установки являются неотъемлемым элементом системы выращивания растений в культивационных сооружениях с искусственным микроклиматом. Обеспечение равномерности распределения освещенности по площади выращивания является важным для повышения эффективности использования энергии и улучшения качества растений наряду с другими требованиями. Цель работы - рассмотреть математический аппарат для описания распределения потока излучения по поверхности, а также обосновать выбор способов характеристики степени равномерности освещения. Материалы и методы. С позиции теоретической фотометрии рассмотрены основные понятия предметной области: освещенность, тело освещенности, кривая горизонтальной освещенности, кривая силы света. Для оценки энергоэффективности светокультуры использован коэффициент полезного использования потока. Изложены различные способы определения среднего значения освещенности. Представлены формулы для коэффициентов равномерности. Экспериментальную проверку производили на горизонтальной плоскости, моделирующей поверхность для выращивания растений. Использовали светильник с круглосимметричным светораспределением. Результаты исследования. Доказано, что вычисленные по предложенной методике значения освещенности в различных точках освещаемой поверхности соответствуют экспериментально полученным значениям. Большую информацию о равномерности несет коэффициент, учитывающий картину распределения освещенности по всем точкам поверхности. Построен частотный график распределения величины освещенности, и обоснована его практическая применимость. Выявлена взаимосвязь между коэффициентом полезного использования потока и равномерностью создаваемой освещенности. При снижении высоты подвеса светильника возможно существенно увеличить коэффициент полезного использования потока, однако при этом резко ухудшается равномерность освещения. Обсуждение и заключение. Показана возможность оценки энергоэффективности по коэффициенту полезного использования, определяющему долю полезного потока, падающего на поверхность, от общего потока, генерируемого источниками света. Высказано предположение, что этот показатель может характеризовать экологичность светокультуры, поскольку установлена его связь с равномерностью создаваемой освещенности, влияние которой на светокультуру следует из литературных источников.